CN120899048A - 一种鞋用支撑板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种鞋材，特别是一种鞋用支撑板，包括用于左脚鞋的左层合板和用于右脚鞋的右层合板，所述左层合板和所述右层合板都包括多个依次层叠的纤维层，且所述左层合板的纤维层数与所述右层合板的纤维层数相同，所述左层合板的部分纤维层的材质与所述右层合板不同，和/或所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度与所述右层合板对应层的铺设角度不同。本发明提供的支撑板，用于左脚鞋的层合板和用于右脚鞋的层合板的部分纤维层采用不同的材质和/或不同的铺设角度，实现异质纤维搭配铺层和/或非对称角度铺层，有助于降低跑者在跑步过程中出现的左右方向的偏移干扰，使得跑动力线更加中正，提高力传导的顺畅性，跑动效率相对较高。

Description

一种鞋用支撑板

技术领域

本发明涉及一种鞋材，特别是一种鞋用支撑板。

背景技术

碳纤维层合板（也称为碳板）在运动鞋中的应用已越来越多，特别是在马拉松跑鞋和专业竞技篮球鞋中。将碳纤维层合板应用于运动鞋中，可以有效提高运动鞋支撑性能，提供更好的能量反馈，进而提升各项运动指标。

鞋用碳板的力学性能表现为各向异性，这与其铺层方式密切相关。不同的铺层方式会导致不同的力学性能表现。目前使用碳板的鞋子，其左右脚的碳板采用的铺层方式通常是相同的，且一般采用对称铺层，即复合材料的铺层在中心平面两侧对称分布。这种铺层方式有助于确保复合材料在各个方向上的力学性能均衡，但是难以跑者在跑步过程中容易出现左右方向的偏移干扰，力传导不够顺畅，影响跑步效率。

有鉴于此，本发明人对上述问题进行了深入地研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种跑动效率相对较高的鞋用支撑板。

为了实现上述目的，本发明如下技术方案：

一种鞋用支撑板，包括用于左脚鞋的左层合板和用于右脚鞋的右层合板，所述左层合板和所述右层合板都包括多个依次层叠的纤维层，且所述左层合板的纤维层数与所述右层合板的纤维层数相同，所述左层合板的部分纤维层的材质与所述右层合板不同，和/或所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度与所述右层合板对应层的铺设角度不同。

作为本发明的一种改进，同一层合板中的各所述纤维层从上向下被分为三个层组，分别为上层组、中层组和下层组，所述上层组包括偶数个所述纤维层，所述中层组包括至少一个所述纤维层，且所述纤维层为碳纤维层，所述下层组包括偶数个所述纤维层；

在所述左层合板中，所述上层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的碳纤维层和玄武岩纤维层，所述下层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的碳纤维层和玄武岩纤维层；

在所述右层合板中，所述上层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的玄武岩纤维层和碳纤维层，所述下层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的玄武岩纤维层和碳纤维层。

作为本发明的一种改进，在同一层合板中，所述上层组的纤维层数为所述下层组中的纤维层数的两倍。

作为本发明的一种改进，所述中层板包括两个所述碳纤维层，其中一个所述碳纤维层的铺设角度为0，另一个所述碳纤维层的铺设角度为90°。

作为本发明的一种改进，所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度分别与所述右层合板中对应层的所述纤维层的铺设角度相同。

作为本发明的一种改进，所述中层组中的所述碳纤维层采用的纤维牌号为SYT49S，所述上层组和所述下层组中的所述碳纤维层采用的纤维牌号为SYT70。

作为本发明的一种改进，所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度值与所述右层合板对应层的铺设角度值互为相反数。

作为本发明的一种改进，所述左层合板和所述右层合板中的所述纤维层都有八层，同一层合板中各所述纤维层的铺设角度从向下依次为25°、-25°、25°、-25°、90°、0、25°和-25°。

一种鞋用支撑板，包括用于左脚鞋的左层合板和用于右脚鞋的右层合板，所述左层合板和所述右层合板都包括多个依次层叠的碳纤维层，且所述左层合板的纤维层数与所述右层合板的纤维层数相同，所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度值与所述右层合板对应层的铺设角度值互为相反数。

作为本发明的一种改进，所述左层合板和所述右层合板中的所述碳纤维层都有八层，所述左层合板中各所述碳纤维层的铺设角度从向下依次为30°、25°、15°、90°、0、15°、25°和30°。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的支撑板，用于左脚鞋的层合板和用于右脚鞋的层合板的部分纤维层采用不同的材质和/或不同的铺设角度，实现异质纤维搭配铺层和/或非对称角度铺层，有助于降低跑者在跑步过程中出现的左右方向的偏移干扰，使得跑动力线更加中正，提高力传导的顺畅性，跑动效率相对较高。

附图说明

图1为实施例中层合板的结构示意图。

图中对应标示如下：

11-第一区域；12-第二区域；

13-第三区域；14-侧支撑部；

15-分叉槽；16-条形孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。需要说明的是，本发明所涉及的 “第一”、“第二”等术语是用于区别不同的对象，而不是描述特定的顺序。

为了便于说明，在本发明中以同一双鞋子的两只鞋正常使用时相向的一侧为各零部件的内侧，相对应的另一侧为零部件的外侧，以鞋子正常使用时朝向地面的一侧为下侧，相对应的另一侧为上侧，以鞋子被穿在人身上之后人体的左手方向为左侧，右手方向为右侧。

本发明提供了一种鞋用支撑板，包括层合板，层合板有两个，分别为用于左脚鞋的左层合板和用于右脚鞋的右层合板，即，本实施例提供的鞋用支撑板包括用于左脚鞋的左层合板和用于右脚鞋的右层合板，各层合板（即左层合板和右层合板）都包括多个依次层叠的纤维层，各纤维层的轮廓形状和轮廓尺寸都相同，如图1所示，层合板的上表面或下表面划分有第一区域11和第二区域12，在本实施例中，以各区域位于层合板的下表面为例进行说明。第一区域11位于与人体脚前掌内半侧对应的位置，第二区域12位于与人体脚后跟部外半侧对应的位置，其中，人体脚前掌内半侧指的是，将人体前脚掌均分为左右两个部分之后，相对靠近脚内侧的部分；人体脚后跟部外半侧指的是，将人体足弓部均分为左右两个部分之后，相对靠近脚外侧的部分；同样的，人体脚后跟部内半侧指的是，将人体足弓部均分为左右两个部分之后，相对靠近脚内侧的部分。

第一区域11和第二区域12都贴附有第一碳纤维预浸料，形成局部加强结构，该局部加强结构能够减小运动鞋初始着地期与蹬伸发力期时足底压力的偏移角度，改善跑者在跑动过程中的力线状态，提高力传导的顺畅性，进而提升跑动效率。当然，也可以不设置局部加强结构，而仅设置下文将会提及的异质纤维搭配铺层结构和/或非对称角度铺层结构，也就是说，本发明实质上还提供了一种具有局部加强结构的鞋用支撑板和一种无局部加强结构的鞋用支撑板。

优选的，层合板的上表面或下表面还划分有第三区域13，在本实施例中，以第三区域13位于层合板的下表面为例进行说明，第三区域13位于与人体脚后跟部内半侧对应的位置，且第三区域13贴附有第二碳纤维预浸料，形成局部加强结构的一部分，第二碳纤维预浸料的拉伸强度和拉伸模量都小于所述第一碳纤维预浸料，以避免偏移干扰。在本实施例中，第一碳纤维预浸料所使用的碳纤维牌号为SYT70，第二碳纤维预浸料所使用的碳纤维牌号为SYT49S。此外，第二区域12和第三区域13都延伸至与人体脚足弓部对应的位置处，以提高稳定性。

优选的，层合板的内侧形成有向上翘起的侧支撑部14，侧支撑部14的一侧粘附有第一碳纤维预浸料，形成另一局部加强结构，进一步免偏移干扰。侧支撑部14从与人体脚足弓部对应的位置延伸至与人体脚后跟部对应的位置。

优选的，层合板的前部开设有沿层合板的长度方向延伸的分叉槽15，分叉槽15将层合板的前部分割为左右两个部分，第二区域12位于分叉槽的一侧，层合板位于分叉槽15远离所述第二区域的一侧的位置处开设有条形孔16。

左层合板的纤维层数与右层合板的纤维层数相同，以保证左右脚平衡，左层合板的部分纤维层的材质与右层合板不同，形成异质纤维搭配铺层结构，和/或左层合板中各纤维层的铺设角度与右层合板对应层的铺设角度不同，形成非对称角度铺层结构。也就是说，本实施例提供的鞋用支撑板，可以仅设置局部加强结构、异质纤维搭配铺层结构和非对称角度铺层结构的其中一种结构，也可以设置局部加强结构、异质纤维搭配铺层结构和非对称角度铺层结构的其中两种结构，还可以同时设置局部加强结构、异质纤维搭配铺层结构和非对称角度铺层结构。

需要说明的是，各纤维层的铺设角度指的是对应纤维层的纤维延伸方向与基准方向之间的夹角，以顺时针方向为正，其中的基准方向为生产时预先设定的方向，可以为任意方向，在本发明中，基准方向为层合板的长度方向。

在本实施例中，异质纤维搭配铺层结构具体为，将同一层合板中的各纤维层从上向下被分为三个层组，分别为上层组、中层组和下层组，其中，上层组包括偶数个纤维层；中层组包括至少一个纤维层，且该纤维层为碳纤维层，下层组包括偶数个所述纤维层，各层组中具体的纤维层数可以根据实际需要确定。优选的，中层板包括两个碳纤维层，其中一个碳纤维层的铺设角度为0，另一个碳纤维层的铺设角度为90°，上层组和下层组中各纤维层的铺设角度可以根据实际需要确定，例如，可以让左层合板中各纤维层的铺设角度分别与右层合板中对应层的纤维层的铺设角度相同，也可以不同。此外，在同一层合板中，上层组的纤维层数优选为下层组中的纤维层数的两倍。

在左层合板中，上层组中的各纤维层分别为从上向下依次交替布置的碳纤维层和玄武岩纤维层，下层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的碳纤维层和玄武岩纤维层；在右层合板中，上层组中的各纤维层分别为从上向下依次交替布置的玄武岩纤维层和碳纤维层，下层组中的各纤维层分别为从上向下依次交替布置的玄武岩纤维层和碳纤维层；也就是说，左层合板的上层组和下层组中，虽然都是碳纤维层和玄武岩纤维层交替布置，但是由于起始层（第一层）的纤维材质不同，因此各层的纤维材质也都是互不相同的。

优选的，中层组中的碳纤维层采用第三碳纤维预浸料制成，上层组和下层组中的碳纤维层采用第一碳纤维预浸料制成，其中，第三碳纤维预浸料的拉伸强度和拉伸模量都小于第二碳纤维预浸料，在本实施例中，第三碳纤维预浸料所使用的碳纤维牌号为SYT49S。

在本实施例中，非对称角度铺层结构具体为，左层合板中各纤维层的铺设角度值与右层合板对应层的铺设角度值互为相反数。

优选的，相邻两个纤维层层之间都通过树脂胶粘剂粘贴连接。

为了通过对比更直观的了解本发明的技术方案及其技术效果，本发明还提供了一个对比例和五个实施例。各对比例和实施例的鞋用支撑板都包括两个层合板，分别为用于左脚鞋的左层合板和用于右脚鞋的右层合板，各层合板都包括八个依次层叠的纤维层，但各纤维层都采用可以从市场上直接购买获得的纤维预浸料铺设而成，各纤维层的树脂含量都为35%，树脂牌号为WP-S5001，各层合板的制作方法如下：

S1、铺层，采用纤维预浸料按照所要获得的层合板的铺层层数、角度和材料要求进行铺层，获得复合材料；具体的铺层工艺与常规的层合板铺层工艺相同，并非本实施例的重点，此处不再详述。

S2、裁剪，将步骤S1获得的复合材料根据热压成型模具的型腔形状进行裁剪获得裁剪件，具体形状可以根据实际需要确定，例如可以设置为鞋用碳板的形状或鞋垫形状等，在各对比例和实施例中，用于形成左层合板的各裁剪件的形状相同，用于形成右层合板的各裁剪件的形状也相同。

S3、成型，将裁剪件放入热压成型模具中依次进行热压处理、保温处理和冷却固化处理，必要时还可以在冷却固化之后进行打磨处理、清洗处理、喷砂处理和/或喷漆处理，获得层合板，上述各处理工艺都为常规的工艺，此处不再详述。固化温度为 110-220℃，压力为 1-3MPa，成型时间为 5-30min。

下面对各对比例和实施例的不同点进行说明。

对比例1：左层合板和右层合板都采用传统的对称铺层结构。

对比例提供的鞋用支撑板的两个层合板的结构铺层结构和铺层方法相同，各纤维层都为碳纤维层，且碳纤维层（即碳纤维预浸料中的纤维）采用的纤维牌号为SYT45S，各纤维层的铺设角度从向下依次为25°、-25°、25°、-25°、90°、0、25°和-25°。

实施例1：采用异质纤维搭配铺层结构。

实施例1提供的鞋用支撑板的两个层合板的铺设角度相同，但铺层材料不同，具体的，左层合板铺层的层数（层数为从上向下顺序排列）、铺设角度和铺层材料如下表所示。

右层合板铺层的层数（层数为从上向下顺序排列）、铺设角度和铺层材料如下表所示。

实施例2：采用非对称角度铺层结构。

实施例2提供的鞋用支撑板的两个层合板各纤维层都为碳纤维层，纤维牌号为SYT45S，但两个层合板各纤维层的铺设角度不同，具体的，左层合板铺层的层数（层数为从上向下顺序排列）、铺设角度和铺层材料如下表所示。

右层合板铺层的层数（层数为从上向下顺序排列）、铺设角度和铺层材料如下表所示。

实施例3：采用局部加强结构。

参考图1所示，实施例3提供的鞋用支撑板在对比例1的基础上增加了局部加强结构，即，在各层合板的下表面设置了第一区域11、第二区域12和第三区域13，第一区域11和第二区域12都贴附有第一碳纤维预浸料，第三区域13贴附有第二碳纤维预浸料，在侧支撑部14的一侧粘附有第一碳纤维预浸料。

实施例4：同时采用非对称角度铺层结构和局部加强结构。

参考图1所示，实施例4提供的鞋用支撑板在实施例2的基础上增加了局部加强结构，即，在各层合板的下表面设置了第一区域11、第二区域12和第三区域13，第一区域11和第二区域12都贴附有第一碳纤维预浸料，第三区域13贴附有第二碳纤维预浸料，在侧支撑部14的一侧粘附有第一碳纤维预浸料。

实施例5：同时采用异质纤维搭配铺层结构和局部加强结构。

参考图1所示，实施例5提供的鞋用支撑板在实施例1的基础上增加了局部加强结构，即，在各层合板的下表面设置了第一区域11、第二区域12和第三区域13，第一区域11和第二区域12都贴附有第一碳纤维预浸料，第三区域13贴附有第二碳纤维预浸料，在侧支撑部14的一侧粘附有第一碳纤维预浸料。

将实施例1-5以及对比例1的各支撑板用于同样结构和码数的鞋子中，并对各鞋子进行测试，在本发明中，测试使用的设备为Footscan足底压力板，其型号为2m 3D ADV/HE，测试时，跑者穿着对应的鞋子以4分配速均速跑过测试设备的足底压力平板，通过测试设备上的红外运动捕捉系统（Vicon）、测力台（AMTI）、足底压力板（Rsscan）、表面肌电采集系统（Noraxon）采集跑步过程中的运动学、动力学、肌电数据，从不同的角度分析对应的鞋子对人体受力、跑姿的影响，测力台通过测量三个垂直方向的力分量（Fz, Mx, My） 和三个力矩分量（Mx, My, Mz） 来计算COP（Center of Pressure，压力中心），通过对跑步足部着地时的信号采集、进行数模转换、并通过软件实时计算输出数据。具体的测试及设备操作方法为常规的方法，此处不再详述，测试采集的数据如下：

足部滚动是步态周期中从足跟着地到足趾离地的连续运动，核心是 COP （Centerof Pressure，压力中心）沿足长轴（前后方向）的流畅迁移，同时需维持左右方向（冠状面）的稳定以避免偏移干扰。需要说明的是，由于上述测试会受到跑者状态等因素的影响，上表中采集的数据为重复测量10次之后的平均值。

从上表可以看出，对于COP总位移距离，各实施例均小于对比例，即步态整体移动路径更简洁，更短的路径意味着滚动过程中能量消耗更少，路径沿足长轴（前后方向）更集中，可减少不必要的迂回。对于冠状面偏移距离，各实施例均小于对比例，即COP在左右方向的摆动更不明显，跑动时横滚的连贯性更好。对于着地时间，实施例2、4缩短超过3毫秒，实施例1、3、5略有减小，说明各实施例都能提高跑动时做功的速率，对足部滚动的核心进程能产生积极影响，可见，各实施例对足部滚动的核心进程都有促进作用，能够提高力传导的顺畅性，因此，本发明提供的鞋用支撑板有助于降低跑者在跑步过程中出现的左右方向的偏移干扰，使得跑动力线更加中正，提高力传导的顺畅性，跑动效率相对较高。

上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种鞋用支撑板，其特征在于，包括用于左脚鞋的左层合板和用于右脚鞋的右层合板，所述左层合板和所述右层合板都包括多个依次层叠的纤维层，且所述左层合板的纤维层数与所述右层合板的纤维层数相同，所述左层合板的部分纤维层的材质与所述右层合板不同，和/或所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度与所述右层合板对应层的铺设角度不同。

2.如权利要求1所述的鞋用支撑板，其特征在于，同一层合板中的各所述纤维层从上向下被分为三个层组，分别为上层组、中层组和下层组，所述上层组包括偶数个所述纤维层，所述中层组包括至少一个所述纤维层，且所述纤维层为碳纤维层，所述下层组包括偶数个所述纤维层；

在所述左层合板中，所述上层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的碳纤维层和玄武岩纤维层，所述下层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的碳纤维层和玄武岩纤维层；

在所述右层合板中，所述上层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的玄武岩纤维层和碳纤维层，所述下层组中的各所述纤维层分别为从上向下依次交替布置的玄武岩纤维层和碳纤维层。

3.如权利要求2所述的鞋用支撑板，其特征在于，在同一层合板中，所述上层组的纤维层数为所述下层组中的纤维层数的两倍。

4.如权利要求2所述的鞋用支撑板，其特征在于，所述中层板包括两个所述碳纤维层，其中一个所述碳纤维层的铺设角度为0，另一个所述碳纤维层的铺设角度为90°。

5.如权利要求2所述的鞋用支撑板，其特征在于，所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度分别与所述右层合板中对应层的所述纤维层的铺设角度相同。

6.如权利要求2所述的鞋用支撑板，其特征在于，所述中层组中的所述碳纤维层采用的纤维牌号为SYT49S，所述上层组和所述下层组中的所述碳纤维层采用的纤维牌号为SYT70。

7.如权利要求1所述的鞋用支撑板，其特征在于，所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度值与所述右层合板对应层的铺设角度值互为相反数。

8.如权利要求1-7中任一权利要求所述的鞋用支撑板，其特征在于，所述左层合板和所述右层合板中的所述纤维层都有八层，同一层合板中各所述纤维层的铺设角度从向下依次为25°、-25°、25°、-25°、90°、0、25°和-25°。

9.一种鞋用支撑板，其特征在于，包括用于左脚鞋的左层合板和用于右脚鞋的右层合板，所述左层合板和所述右层合板都包括多个依次层叠的碳纤维层，且所述左层合板的纤维层数与所述右层合板的纤维层数相同，所述左层合板中各所述纤维层的铺设角度值与所述右层合板对应层的铺设角度值互为相反数。

10.如权利要求9所述的鞋用支撑板，其特征在于，所述左层合板和所述右层合板中的所述碳纤维层都有八层，所述左层合板中各所述碳纤维层的铺设角度从向下依次为30°、25°、15°、90°、0、15°、25°和30°。